2025年机械设计工程师资格考试试卷及答案

2025年机械设计工程师资格考试试卷及答案一、案例分析题（每小题30分，共60分）

某企业拟生产一款新型机械产品，产品主要用于建筑行业的施工过程中。产品的主要技术指标包括：重量500kg，最大承载能力10吨，最高工作温度150℃，工作环境为露天、有粉尘、湿度大。

1.根据产品技术指标，分析该产品的受力情况，并确定所需采用的主要结构形式。（6分）

答案：受力情况分析：产品需承受重量、最大承载能力、工作温度、环境湿度等因素。主要结构形式：框架式结构，包括承载框架、连接件、支撑件等。

2.根据产品的工作环境，分析其材料选择原则，并给出两种符合要求的主要材料。（6分）

答案：材料选择原则：具有良好的机械性能、耐高温、耐腐蚀、耐磨损。主要材料：1.高强度不锈钢；2.铝合金。

3.设计该产品的传动系统，包括传动方式、传动比、传动装置等。（6分）

答案：传动方式：齿轮传动；传动比：1:3；传动装置：减速器、齿轮、联轴器。

4.分析该产品的润滑系统，确定润滑方式及润滑材料。（6分）

答案：润滑方式：油脂润滑；润滑材料：工业齿轮油。

5.根据产品的工作温度和环境湿度，分析其密封系统，给出密封方式和密封材料。（6分）

答案：密封方式：橡胶密封；密封材料：丁腈橡胶。

6.设计该产品的安全防护系统，包括防护措施、防护装置等。（6分）

答案：防护措施：安装防护罩；防护装置：安全阀、压力表。

二、选择题（每小题10分，共40分）

1.以下哪个不属于机械设计的基本要素？（）

A.功能、结构、材料、工艺

B.动力、控制、检测、保护

C.重量、尺寸、强度、刚度

D.速度、压力、流量、温度

2.机械设计的主要任务是什么？（）

A.满足用户需求

B.提高产品性能

C.降低制造成本

D.优化产品设计

3.机械设计中，下列哪种材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀的特点？（）

A.钢铁

B.铝合金

C.工业塑料

D.陶瓷

4.机械设计中，以下哪种传动方式适用于高速、大扭矩场合？（）

A.皮带传动

B.齿轮传动

C.螺旋传动

D.链传动

5.机械设计中，下列哪种润滑方式适用于高速、高温、重载场合？（）

A.油润滑

B.气体润滑

C.液体润滑

D.固体润滑

三、简答题（每小题20分，共40分）

1.简述机械设计中，结构优化的主要方法。（20分）

答案：结构优化方法有：1.理论计算；2.模拟计算；3.试验验证；4.比较分析。

2.简述机械设计中，材料选择的依据。（20分）

答案：材料选择依据有：1.满足功能需求；2.具有良好的力学性能；3.具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点；4.易于加工和维修。

四、计算题（每小题20分，共80分）

1.已知一轴受到径向载荷F1=3000N，切向载荷F2=1000N，轴向载荷F3=2000N，轴的材料为45号钢，弹性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求轴的最大应力及最大变形。（20分）

答案：最大应力：σ=(F1+F2+F3)/A=(3000+1000+2000)/A；最大变形：ε=(F1+F2+F3)/(EA)。

2.已知一齿轮，模数m=5mm，齿数z=40，齿宽b=100mm，材料为20CrMnTi，求齿轮的齿面接触强度和齿根弯曲强度。（20分）

答案：齿面接触强度：σH=(1.1×F×1000×z)/(m×b)；齿根弯曲强度：σb=(1.1×F×1000×z)/(m×b)。

3.已知一轴，外径d=100mm，内径D=80mm，长度L=500mm，材料为45号钢，弹性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求轴在扭转时的最大应力及最大变形。（20分）

答案：最大应力：τ=(T×L)/(Wp)；最大变形：γ=(T×L)/(Wp×G)。

4.已知一齿轮减速器，输入轴转速n1=1000r/min，输出轴转速n2=150r/min，传动比i=1.5，求齿轮减速器的传动效率。（20分）

答案：传动效率：η=(n1×i)/(n2×i+1)。

本次试卷答案如下：

一、案例分析题

1.根据产品技术指标，分析该产品的受力情况，并确定所需采用的主要结构形式。（6分）

答案：受力情况分析：产品需承受重量、最大承载能力、工作温度、环境湿度等因素。主要结构形式：框架式结构，包括承载框架、连接件、支撑件等。

2.根据产品的工作环境，分析其材料选择原则，并给出两种符合要求的主要材料。（6分）

答案：材料选择原则：具有良好的机械性能、耐高温、耐腐蚀、耐磨损。主要材料：1.高强度不锈钢；2.铝合金。

3.设计该产品的传动系统，包括传动方式、传动比、传动装置等。（6分）

答案：传动方式：齿轮传动；传动比：1:3；传动装置：减速器、齿轮、联轴器。

4.分析该产品的润滑系统，确定润滑方式及润滑材料。（6分）

答案：润滑方式：油脂润滑；润滑材料：工业齿轮油。

5.根据产品的工作温度和环境湿度，分析其密封系统，给出密封方式和密封材料。（6分）

答案：密封方式：橡胶密封；密封材料：丁腈橡胶。

6.设计该产品的安全防护系统，包括防护措施、防护装置等。（6分）

答案：防护措施：安装防护罩；防护装置：安全阀、压力表。

二、选择题

1.以下哪个不属于机械设计的基本要素？（）

答案：C.重量、尺寸、强度、刚度

2.机械设计的主要任务是什么？（）

答案：A.满足用户需求

3.机械设计中，下列哪种材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀的特点？（）

答案：A.钢铁

4.机械设计中，以下哪种传动方式适用于高速、大扭矩场合？（）

答案：B.齿轮传动

5.机械设计中，下列哪种润滑方式适用于高速、高温、重载场合？（）

答案：A.油润滑

三、简答题

1.简述机械设计中，结构优化的主要方法。（20分）

答案：结构优化方法有：1.理论计算；2.模拟计算；3.试验验证；4.比较分析。

2.简述机械设计中，材料选择的依据。（20分）

答案：材料选择依据有：1.满足功能需求；2.具有良好的力学性能；3.具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点；4.易于加工和维修。

四、计算题

1.已知一轴受到径向载荷F1=3000N，切向载荷F2=1000N，轴向载荷F3=2000N，轴的材料为45号钢，弹性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求轴的最大应力及最大变形。（20分）

答案：最大应力：σ=(F1+F2+F3)/A=(3000+1000+2000)/A；最大变形：ε=(F1+F2+F3)/(EA)。

2.已知一齿轮，模数m=5mm，齿数z=40，齿宽b=100mm，材料为20CrMnTi，求齿轮的齿面接触强度和齿根弯曲强度。（20分）

答案：齿面接触强度：σH=(1.1×F×1000×z)/(m×b)；齿根弯曲强度：σb=(1.1×F×1000×z)/(m×b)。

3.已知一轴，外径d=100mm，内径D=80mm，长度L=500mm，材料为45号钢，弹性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求轴在扭转时的最大应力及最大变形。（20分）

答案：最大